Discussion sur le PCI de différentes biomasses

1. Discussion sur le PCI de différentes biomasses UV Moyens Modernes de Production de l’Énergie Sabine LEMONNIER-DAVID – Nicolas GIRARD

2. Introduction « Quel est le pouvoir calorifique de la biomasse ? » Pas « une » biomasse mais « des » biomasses : diversité des origines donc diversités des PCI Paramètres influençant le PCI PCI des biomasses utilisées en combustion UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

3. Les types de biomasseBiomasse humide • Boues de stations d’épuration • Déchets • Ordures ménagères (OM) • Déchets industriels banals (DIB) UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

4. Les types de biomasseBiomasse humide • Déchets verts • Fumiers / lisiers UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

5. Les types de biomasseBiomasse sèche • Bûches • Écorces • Plaquettes de forêt UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

6. Les types de biomasseBiomasse sèche • Plaquettes de menuiserie • Copeaux • Sciures sèches ou humides UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

7. Les types de biomasseBiomasse sèche • Briquettes • Granulés • Broyat UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

8. Les types de biomasseBiomasse sèche • Colza • Paille • Céréales UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

9. Influence de l’humiditéDéfinitions • Le taux d’humidité influe sur la conservation du bois, sur la masse volumique et sur le contenu énergétique. Il peut s’exprimer sur masse brute ou sur masse anhydre. • Siccité : représente le pourcentage de matière sèche. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

10. Influence de l’humidité UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

11. Influence de l’humiditéDifférentes catégories • Arbres sur pieds : 40 à 50 % d’humidité sur masse brute. Eau liée à la cellulose : participe au volume du bois; se libère lentement et difficilement Eau libre: comble le vide entre les cellules du bois, n’augmente pas le volume ; s’enlève assez facilement. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

12. Influence de l’humiditéLe séchage Les différents modes de séchage : • Séchage naturel : * à l’air libre, avec ou sans bâche de protection. * sous abri (hangar bien aéré) : réduit le temps de séchage. • Risque de gèle et d’auto-inflammation. - Séchage artificiel UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

13. Influence de l’humidité Séchage de branches de feuillus sur le lieu de coupe (Source: Biomasse Normandie) UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

14. Influence de l’humiditéL’auto-combustion • On appelle auto-combustion le fait qu’un combustible libère suffisamment d’énergie pour entretenir la combustion sans apport d’énergie supplémentaire. • Elle est fortement liée à l’humidité du combustible. L’exemple des boues : • Entre 15 et 35% de matière sèche (MS), apport d’énergie nécessaire pour initier la combustion en évaporant de l’eau. • À partir de 35% de MS, l’auto-combustion peut être atteinte. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

15. Influence de la teneur en cendres (min) : teneur en matières minérales [kg/kg M.S.] Hu = humidité [kg H2O/kg M.S.] • La teneur en cendres influence directement sur le contenu énergétique disponible de la biomasse : plus il y a de matières minérales, moins le contenu énergétique est élevé. • Exemple de formule pour un combustible bois : [kJ/kg] UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

16. Influence de la teneur en cendres Évolution du PCI des matières cellulosiques UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

17. Étude des PCI Pour mieux appréhender les valeurs des PCI qui vont être données, voici des éléments de comparaison avec les combustibles « classiques » : UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

18. Étude des PCIBiomasse humide • Les boues • Leur capacité à être incinérées est fonction de leur taux d’humidité ainsi que de leur concentration en matières volatiles (MV). - Elles sont en général séchées par les gaz de combustion avant introduction dans le four. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

19. Étude des PCIBiomasse humide • Le fumier de volaille • PCI de 8000 kJ/kg. • Lisiers - Taux de matière sèche trop faible pour une utilisation en combustion. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

20. Étude des PCIBiomasse humide • Les déchets - Large plage de PCI du fait de leur composition très variée. Il varie en moyenne entre 6 et 14 MJ/kg pour les OM et entre 10 et 17 pour les DIB. - Augmentation du PCI grâce au tri sélectif. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

21. Étude des PCIBiomasse humide • Augmentation du PCI avec le tri. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

22. Étude des PCIBiomasse sèche • Les combustibles dérivés du bois : UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

23. Étude des PCIBiomasse sèche • Les combustibles dérivés de l’agriculture : UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

24. Les mélanges • En théorie, le PCI des mélanges est fonction du PCI et de la proportion des combustibles mis en jeu. • En pratique, mélange de combustibles de composition et de teneur en eau distinctes pas toujours bien homogénéisé : combustion non optimisée = moins d’énergie récupérée. • Problème des différences de densité, de granulométrie, de comportement en combustion. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

25. Les mélangesà partir du bois • Mélanges les plus utilisés en cocombustion (ou co-incinération) avec le bois : • Boues • Déchets • Charbon • Le bois peut piéger certains liquides tels que des boues et servir de vecteur et de support pour la destruction thermique de ces produits. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

26. Les mélangesBoues + Ordures ménagères • Injection de boues pâteuses (contenant 15% de matière sèche) pouvant représenter jusqu’à 20% du mélange. • Problèmes engendrés : • Obtention d’un mélange homogène difficile. • Étude spécifique nécessaire au cas par cas pour déterminer le bon ratio. • Gestion des pics de température et du traitement des fumées. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

27. Le cas de l’éthanol et des huiles végétales • Graines oléagineuses (en France principalement colza et tournesol) => Huiles végétales • Plantes sucrières (betterave, canne à sucre) • => Éthanol • Meilleur PCI que la biomasse primaire mais surcoût lié à la transformation. UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

28. Conclusion • Humidité => PCI • Taux de cendres => PCI = paramètres importants fixés dans les contrats d’approvisionnement des chaufferies • PCI de la biomasse < PCI combustibles classiques Le colza est le meilleur des combustibles biomasse, mais d’autres paramètres à prendre en compte à côté du PCI (coûts, stockage, opinion publique, disponibilité…) UV Moyens Modernes de Production de l'Energie

29. Merci de votre attention Des questions ? UV Moyens Modernes de Production de l'Energie